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**FILOGENIA BACTERIANA MEDIANTE EL ÁNALISIS DE rRNA16S, LAS APLICACIONES…
**FILOGENIA BACTERIANA MEDIANTE EL ÁNALISIS DE rRNA16S
QUE ES LA FILOGENIA MOLECULAR?
La comparación de secuencias de ciertas macromoléculas, es la forma más confiable para inferir en las relaciones filogéneticas
Es el estudio de la evolución de las especies
Analiza las las diferencias moleculares hereditarias, principalmente en las secuencias de ADN para obtener info sobre las relaciones evolutivas de un organismo.
Su resultado de lo mencionado se expresa en un árbol filogénetico
Carl Woese
Comparando secuendias de rRNA estableció
Relacionar todos los organismos
Un árbol filogenético que puede usarse para:
Así cómo para reconstruir la historia de la vida.
Distancia evolutiva entre organismos
Así se reconocieron las 3 primeras líneas de evolución, denominadas dominios
Eucarya
Archea
Bacteria
Estudios del rRNA, se abren perspectivas en cuanto a diversidad
Se tienen nuevos conceptos y modos de clasificación de los organismos existentes y así pues además de los tres dominios citados:
Existirían por los menos unos
doce reinos más en Eucarya y otros más en Bacteria
Da una nueva perspectiva de la diversidad en el planeta. Ya que una mínima parte de los microorganismos han sido analizados.
Nuestra percepción de la diversidad es bastante límitada.
Archae y Bacteria son ambas procariotas, por ellos están más emparentadas, pues de hecho lo están mucho mas Archae y Eucarya a pesar de diferencias a priori insalvables
Este arbol se ha realiado teniendo en cuenta las distancias evolutivas entre los distintos organismos.
En el estudio de la evolución
El origen de:
CLOROPLASTOS
MITOCONDRIAS
Es bacteriano, tenemos constancia de genomas parecidos a los que contienen estos dos orgánulos eucariotas se encuentran en varios grupos del dominio
BACTERIA
Este árbol filogenético basado en secuencias de rRNA de las subunidades pequeñas del ribosoma o rRNA16S
Pares de secuencias de rRNA 16S de organismos distintos se comparan, las diferencias se valoran, se toma como medida la
distancia evolutiva entre esos organismos
Los árboles filogenéticos basados en genes metabólicos envuelve manipulación de pequeñas moléculas y si interacción con el medio.
No suelen coincidir con las versiones basadas en el rRNA16S
Los árboles filogenéticos elaborados con distintas moléculas reflejan transferencias o mezclas genómicas en el curso de la evolución
NUEVO PERIODO PARA LA MICROBIOLOGÍA
Sobre todo en la microbiología
ambiental
. Un gran porcentaje de la biosfera depende de los
microorganismos
, se conocía el 1% del total.
Los medios actuales de cultivo no dejaban cultivar ni una mínima parte de los microorganismo existentes por razones de desconocimiento de los nutrientes requeridos de las condiciones de la atmósfera.
Debido a las deficiencias que proporcionaban los estudios basados en caracteres morfológicos, fisiológicos y estructurales.
TÉCNICAS DEL DNA
Nos ayudan a los problemas mencionados arriba y clásificar los organismos de acuerdo a su filogenia, actualmente utilizan estudios del:
rRNA 18S
rRNA16S
porque son secuencias uniformes a lo largo de la evolución
Se ven las diferencias entre los microorganismos y se pueden realizar árboles filogenéticos y esquemas evolutivos.
Hace mas o menos dos décadas los organismos celulares se dividían en 5 reinos:
Fungi
Protista
Monera
Plantae
Animalia
Estos 5 reinos eran caracterizados en dos grupos
EUCARIOTAS
Máxima diversidad
PROCARIOTAS
Uniformes en cuanto a sus propiedades
En tres décadas de estudios de filogenia molecular, se han recopilado gracias a los investigadores mapa de la evolución de la diversidad
La principal fuente de la diversidad de vida es la
microbiana
, distribuida entre los 3 dominios
Los
tres dominios
indican que la vida inicial estaba basada en la nutrición inorgánica y que la fotosíntesis y el uso de compuestos orgánicos
Los métodos de la filogenia molecular para el
estudio de ecosistemas naturales microbianos
sin el requerimiento tradicional del cultivo, han originado el descubrimiento de: Linajes evolutivos inesperados
Algunos de estos linajes están solo lejanamente relacionados con organismos conocidos, pero son abundantes.
Los
organismos microbianos
ocupan un lugar en el punto de vista humano de la vida:
Los microbios reciben poca atención en nuestros análisis generales de biología, son poco conocidos y platicados salvo en enfermedades y pufrefacción.
Los procesos de la biosfera dependen de las actividades microbianas.
La existencia de vida
microbiana
ha sido conocida recientemente, cerca de 300 años, con el invento del microscopio de Leeuwenhoek. Hasta finales del XIX con las técnicas de cultivo puro cuando los microbios fueron estudiados en modelos individuales,
Fueron caracterizados con amplitud, por criterios nutricionales, estudio del mundo microbiano condicionó la visión de estos.
TAXONOMÍA MICROBIANA
Acumuló descripciones metabólicas de distintos tipos de organismos que no estaban relacionados.
La filogenia molecular aporta organización a relacionar objetivamente organismos, cómo interpretar la corriente evolutiva de la maquinaria metábolica que constituye la diversidad del metábolismo
CRONOMETRO MOLECULAR
La hipótesis del cronómetro molecular asume que el número de cambios en las secuencias de estas moléculas es a grsso modo, equivalente al tiempo transcurrido desde la divergencia de los líneas evolutivas que comparten la molécula
Tanto proteínas como ácidos nucleicos son utilizados cómo cronómetros moleculares en la resolución de filogenias de muy distintos grupos de seres vivos
Los ácidos nucleicos
han tenido especial incidencia en la elaboración del árbol evolutivo de los procariotas.
Presentan la ventaja de cambios mutacionales reflejados en la secuencia, no ocurre en proteínas
Un cronómetro molecular que permita detectar relaciones evolutivas ha de cumplir:
Debe tener distribución universal.
No debe estar sujeto a transmisión horizontal
Poseer constancia funcional, la presión selectiva que actúe sobre la molécula sea miníma
La longitud de la secuencia deber ser suficiente para las estimaciones de semejanza tengan validez estadística
La tasa de cambio debe ser baja para permitir la detección de las relaciones evolutivas lejanas
Desde el punto de vista metodológico que no sea larga para poder aplicar técnicas de secuenciación
LAS APLICACIONES DEL ÁNALISIS DEL rRNA 16S
Filogenia Bacteriana mediante el Análisis del rRNA16S
TÉNCNICAS MOLECULARES
Con Carl Woese y sus colegas examinan la secuencia del rRNA16S de muchos organismos
Con especial énfasis en bacterias inusuales que eludieron colocación filogenética.
Woese escogió el
rRNA 16S
, ha fácilitado la identificación de bacterias, incluyendo microorganismos no cultivables
El rRNA 16S determina relaciones taxonómicas entre especies con poca relación en su ADN
Brindan el sitio de iniciación adecuado para la elongación de cebadores
Escogió el rRNA 16S para la construcción de un árbol filogenético
Propuso que los procariotes fueran divididos en dos grupos, llamados arqueobacterias y eubacterias, los cuales son tan diferentes
Se da en 1969
Secuenciación de rRNA 5S
Más pequeño, más rápido
Fragmentos con información adecuada
Procariotes
Eubacterias
Arqueobacterias
Además de su utilidad en los estudios taxonómicos, la secuenciación del rRNA se ha aplicado en identifiación bacteriana.
Mediante el análisis de las secuencias del rRNA 16S es posible encontrar patrones de secuencias específicos para grupos, especies o incluso serotipos bacterianos
Se han desarrollado sondas específicas de la región variable del rRNA 16S
Diagnostico de de grupos de organismos relacionados y se pueden relacionar para sondas especificas de oligonucleótidos.
Sondas especificas de rRNA 16S Y 23S se aplicaron para establecer grupos y especies, así como la identificación de bacterias
Sondas especificas
Usada para establecer grupos y especies
Identificación bacteriana
Hibridación
Es la detección directa de microorganismos concretos
Derivaron de esto endosimbiosis
La forma actual de estudiar las secuencias pueden ser clonadas y detectadas por hibridización por genes que codifican para sondas de rRNA (rDNA) de un organismo diferente.
La utilización de PCR permite amplificar la región a secuenciar utiliando una corta selección de primers, pueden ser subclonadas para secuenciarse por métodos convencionales
La manera mas rápida de obtener los constituyentes de los ecosistemas microbianos es pues mediante el uso de la PCR.
La PCR realizada con estos primers amplifica los genes de RNA de todos los tipos de organismos presentes en un ambiente.
Organismos relacionados sean similares en sus propiedades bioquímicas
Los métodos moleculares pueden ser usado para obtener esencialmente cualquier gen directamente del medio ambiente sin cultivar el organismo en cuestión que lo posee
Determina relaciones taxonomicas
Posee múltiples aplicaciones, desde lo molecular hasta lo ambiental, y es un método que perdurará todavía muchos años más
